聚丙烯腈纤维（PAN）液相预氧化工艺研究

预氧化阶段是制备活性炭纤维的关键步骤,为了得到均质和力学性能优良的预氧化纤维,采用液相预氧化法制备了聚丙烯腈（PAN）预氧化纤维.研究了PAN原丝在不同时间和温度液相预氧化条件下力学性能的变化,并采用红外光谱、扫描电镜等对纤维的结构和性能进行了分析.结果表明：随着预氧化的时间和温度的增加,纤维的预氧化程度提高,强力降低...     

聚丙烯腈预氧纤维致密结构的温度时间效应

研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中致密结构的温度时间效应,通过体密度表征纤维的致密结构,并结合其他预氧参数如环化指数、环化度、氧含量及相对环化率的变化,全面分析研究了致密结构的形成演变特征及其梯度预氧化的温度效应和时间效应。结果表明：PAN预氧纤维环化程度的增高有利于致密结构形成,且碳纤维的力学性能与致密结构相关;PAN预氧纤维致密结构的温度效应体现在促进交联芳构化反应上,生成交联环化致密结构;时间效应表现为提高纤维的氧化能力,生成含氧环化梯形的致密结构。     

电纺聚丙烯腈基碳纳米纤维的制备

通过静电纺丝制备了平均直径为350nm的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维.将PAN纳米纤维分别在250,265和280℃温度下预氧化1h后,将它们在1 000℃下碳化得到碳纳米纤维.通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热分析和X射线粉末衍射分析对PAN纳米纤维、预氧化后的纳米纤维及碳纳米纤维的形貌、热性能和化学结构进行了表征.结果表明,PAN纤维的最佳预氧化温度为280℃.在该温度预氧化后所得碳纤维的导电性最好,电导率为(13±0.58)S/cm.     

预氧化温度对聚丙烯腈纤维皮芯结构形成的影响

在通常预氧化温度条件下,聚丙烯腈（PAN）纤维径向会产生结构不均匀的皮芯结构,从而影响最终炭纤维的力学性能。借助元素分析（EA）、差热分析（DSC）等表征手段和纤维皮芯结构等相关测试方法,系统研究了国内外五种PAN纤维在预氧化过程中生成皮芯结构与预氧化温度之间的关联性及纤维结构性能间的制约机制。研究结果表明：1）210～240℃间纤维的皮芯结构不明显,在240～260℃间预氧化反应剧烈,纤维皮芯比迅速增大,260～300℃范围内纤维皮芯比增长变慢;2）预氧化过程中PAN纤维皮芯结构的变化,与密度及化学反应速率等变化密切相联。因此可采用皮芯结构来表征PAN纤维在预氧化阶段的热化学反应与结构转化的程度。     

聚丙烯腈基预氧化织物的制备及性能研究

为了研究预氧化工艺对预氧化织物的力学性能以及对活性炭纤维收率的影响,采用聚丙烯腈斜纹织物制备活性炭纤维布,通过XRD分析预氧化织物结构的变化并测定其环化度.通过正交实验对预氧化织物的性能进行分析,实验结果表明:预氧化温度对预氧化织物的力学性能及环化度起主导作用,其次是预氧化时间和织物的收缩率;同时,得出制备预氧化织物的最佳工艺:预氧化温度250℃,预氧化时间30 min,织物的收缩率为15%.     

PAN预氧化纤维的分段碳化工艺研究

本文通过对PAN预氧化纤维在碳化过程中的热裂解反应机理的分析,采用了以600℃为分界点的两段碳化工艺。对有关分段碳化的温度、碳化时间、张力及保护气氛等对最终碳纤维的力学性能的影响,作了较详细的研究。     

PAN纤维中Fe的高温演变研究

为了考察Fe对PAN基碳纤维的影响,在凝固成型阶段将Fe引入聚丙烯腈(PAN)初生纤维中,通过后续过程制备含Fe的原丝,经过预氧化、碳化处理后,收取不同阶段的纤维。借助电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、电子探针(EPMA)、力学性能测试、热重分析等手段,表征不同热处理阶段PAN纤维中Fe的含量、微区分布的变化及对碳纤维性能的影响。结果表明,含Fe的PAN原丝经预氧化、低温碳化过程,PAN纤维中Fe的质量未发生改变,当热处理温度达到1450℃后Fe开始损失,经1550℃高温处理后Fe的质量大幅度降低;热处理温度高于1350℃后,Fe在PAN纤维的径向逐渐呈现外缘多、内部少的特点,Fe有向纤维外部迁移的趋势;Fe的存在及高温迁移,降低了碳纤维的拉伸强度,影响了碳纤维的热稳定性能。     

PAN纤维径向结构及其表征方法的研究

以湿法纺丝制备的聚丙烯腈（PAN）纤维为研究对象,将纤维在二甲基亚砜（DMSO）水溶液中进行溶解,通过其溶解特征探讨了纤维的溶解机理,进而对纤维的径向结构进行分析表征,并结合红外测试分析了其径向结构对预氧化进程的影响。结果表明：PAN纤维的溶解机理为自内向外进行;通过纤维的溶解特征可分析出纤维径向结构,且与红外测试所得结论相同;凝固浴温度在45℃时与25℃相比,所得纤维径向上皮层及芯层更致密,过渡区域更疏松;预氧化进程初期,氧气更易在致密程度更低更疏松的纤维径向上发生扩散。     

不同纤度PAN纤维预氧化过程研究

采用红外吸收光谱（FT-IR）分析、差示扫描量热（DSC）分析、X射线衍射（XRD）分析等表征手段及纤维密度、皮芯结构测试方法,考察了不同纤度PAN纤维在预氧化过程中的反应、晶体结构和皮芯结构的变化。结果表明：在预氧化后期,相同的预氧化温度下,纤度较小的PAN纤维发生了更多的氧化反应,具有较高的相对环化率和略高的密度;纤度较小的预氧化纤维具有较小的芯,相对容易获得均质结构。     

普通腈纶预氧化织物耐腐蚀性能研究

分析了普通PAN纤维的预氧化工艺,测试了氧化过程中各阶段纤维的物理机械性能,并进行了普通PAN预氧化纤维的耐酸和有机溶剂的试验。     

钒钛磁铁精矿的预氧化研究

研究了钒钛磁铁精矿在等温预氧化条件下的物相组成及其转变情况,并将钒钛磁铁精矿原矿和预氧化后的样品以煤粉为还原剂进行直接还原,利用XRD和ICP-AES对产物进行物相和成份分析.研究结果表明:预氧化能够加速还原过程,提高金属化率,较为适宜的预氧化条件为:预氧化温度为900℃,预氧化时间为30 min;预氧化矿在1 200℃下还原60 min,比钒钛磁铁精矿原矿金属化率提高了14.0%.其强化还原的机理是:在预氧化过程中Fe3O4被氧化成Fe2O3,FeTiO3被氧化成Fe2O3.FeTiO3固溶体、Fe2O3和TiO2,破坏了钒钛磁铁精矿的结构,矿粉内部形成了大量孔隙,改善了还原反应的动力学条件,加速了还原过程.     

PAN基碳纤维前驱体的酸洗及离子扩散机理的探讨

对于PAN初生纤维、成品纤维及预氧化纤维进行洗涤,研究了温度、酸液浓度、时间、搅拌及纤维孔洞等因素对于洗涤效果的关系,并应用液膜控制扩散理论,结合关于离子扩散的影响因素探讨,推导出离子扩散方程式。     

高吸水涤纶的催化碱处理

本文讨论了改性涤纶在催化剂存在下的碱处理反应机理,以及碱处理条件如温度、碱浓、催化剂浓度和碱处理时间与纤维减量率的关系。导出了减量率与时间、温度的关系式。并用扫描电镜观察了纤维的表面形态结构。实验结果表明,改性高吸水涤纶的碱减量不仅与纤维组成,纤维结构,还和处理条件有关。催化剂的引入可大大减少处理时间,降低处理温度。因此可节省能源,降低单耗和改善工作条件。     

牛角瓜、木棉和棉纤维的成分、结构和性能分析

牛角瓜、木棉和棉纤维均属于天然纤维素纤维.研究了牛角瓜纤维的物理性能参数、形态结构、微结构以及主要化学成分质量分数,并与木棉和棉纤维进行比较.结果表明,牛角瓜纤维断裂强度为4.45cN/dtex,断裂伸长率为3.40%,回潮率为11.90%;采用扫描电子显微镜(SEM)对牛角瓜纤维的形态结构进行测试,发现横截面的中空度为80%～90%,纵向表面光滑,无天然扭曲;采用X-射线衍射仪(XRD)测得纤维的结晶度为42.54%,晶区取向指数为85.40%;采用热分析仪测得初始降解温度为301.1℃;采用傅里叶变换红外-拉曼光谱仪(FTIR-Raman)测得纤维有木质素和纤维素的红外特征峰;利用化学方法测得纤维中木质素质量分数为8%～9%,纤维素约为64%,半纤维素约为20%,蜡质为2%～3%,果胶约为3%,灰分为1.2%～1.8%.     

共聚组分对聚丙烯腈(PAN)纤维预氧化程度的影响及其与碳纤维结构和性能的关联

利用自制碳纤维连续化试验线对两类聚丙烯腈（PAN）原丝进行了不同条件的梯度升温预氧化处理,并最终得到碳纤维。采用差示扫描量热分析（DSC）、红外光谱（FT-IR）、广角X射线衍射（WAXD）等表征手段分析了共聚组分对PAN分子链规整度的影响以及分子链规整度对预氧化、炭化过程中纤维结构转变的影响。结果表明,相对于三元共聚PAN纤维,二元共聚PAN纤维由于分子链规整度的提高,与环化反应有关的放热反应相对滞后发生;在相同的预氧化条件下,二元共聚PAN纤维能得到环化度较高的预氧化纤维,所得碳纤维的类石墨晶粒尺寸Lc也较大。结合碳纤维的拉伸强度和拉伸模量数据发现,二元共聚纤维适宜预氧化的温度要高于三元共聚纤维适宜预氧化的温度。     

多种因素对纤维水泥红土加固效果的影响

为探明玄武岩纤维水泥土在低温养护条件下的力学特性,将短切玄武岩纤维按不同配比掺入取自长春地区的红土中,分两批制作历时三个月完成,试块采取自然水养,结合无侧限抗压强度试验和观测,研究了自然养护温度、龄期、单一纤维掺入比以及纤维长度对水泥土抗压强度的影响.在此基础上,进一步考虑振捣时间、含水量和混合纤维掺入比等因素,探讨了...     

一种适用于骨肿瘤热疗的光纤光栅测温传感器

为解决骨肿瘤微波热疗时传统电子传感器在微波场环境中无法工作、探针刺入骨膜部位时易折断以及使用寿命短的问题,本文采用光纤光栅测温原理设计了一种测温传感器,该传感系统包括测温探针和光纤光栅多点温度监测仪,采用特殊的一体化结构设计及封装工艺,使探针具有0.5 mm壁厚,提高了传感器整体尤其是探针的机械强度,确保了传感器整体密封性能;采用不锈钢材质加工制作,延长了传感器的使用寿命。实验结果表明,传感器的精度为±0.3 ℃,测温响应时间为5 s。临床应用测试结果表明,该系统分辨率达到0.01 ℃,精度、可靠性高而且抗电磁干扰。     

纤维改性水泥基材料的热性能研究

当今建筑工程对建筑材料保温节能的要求越来越高 ,在合成纤维增强混凝土材料的应用取得初步成功的基础上 ,根据材料保温机理 ,本研究通过加入不同品种纤维 ,研究了水泥基纤维复合材料的保温性能。结果表明 ,纤维结构 (孔数、中空度 )是影响材料导热性能、导温性能的主要因素 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高。纤维掺入量对材料的变温稳定性有一定影响。特别有意义的是 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高     

纤维沥青低温性能影响因素的试验研究

随着材料加工技术的不断进步,聚合物增强纤维的性能有了很大的提高,其应用也越来越广泛,在沥青混合料中掺加纤维成为提高沥青混合料使用性能的重要手段。为研究纤维的改善效果及机理,本文通过SHRP研究计划开发BBR、DTT试验设备研究了纤维长度及纤维掺量对纤维沥青低温性能的影响,可为纤维沥青混合料中纤维种类的选择及用量的确定提供参考。